CONTROLE DO ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO EM POLPA DE YACON

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1 CONTROLE DO ESCURECIMENTO ENZIMÁTICO EM POLPA DE YACON M.M. Silva 1, J.K. Rutz 2, J.B. Moura 2, J. F. Chim 2, F. C. Chaves 2 1- Ciências dos Alimentos Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Instituto de Ciência e Tecnologia de Alimentos CEP: Porto Alegre RS Brasil, Telefone: 55 (51) Fax: 55 (51) (medysilva@gmail.com) 2- Universidade Federal de Pelotas Departamento de Ciência e Tecnologia Agroindustrial Programa de Pós- Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos CEP: Pelotas RS Brasil, Telefone: 55 (53) Fax: 55 (53) (josianekr@gmail.com; janice.moura@hotmail.com; josianechim@gmail.com) RESUMO O descascamento e o processamento da yacon proporcionam injúrias às membranas das células dessa e os compostos fenólicos tornam-se disponíveis para reagirem com outros componentes, especialmente as enzimas citoplasmáticas, ocasionando processos oxidativos que levam ao escurecimento. Sendo assim, objetivou-se prevenir o escurecimento enzimático através da utilização do método físico (branqueamento), e químicos (L-cisteína e eritorbato de sódio). A polpa de yacon foi tratada com diferentes métodos de controle ao escurecimento enzimático e avaliada nos tempos 0 e após 15 dias de armazenamento quanto ao teor de umidade e coloração da polpa, compostos fenólicos totais e atividade da enzima polifenoloxidase. Dentre os tratamentos, o que utilizou eritorbato de sódio foi o mais indicado no combate ao escurecimento enzimático da polpa de yacon, visto que apresentou boa manutenção da cor, maior teor de compostos fenólicos e baixa atividade enzimática, além de ser de baixo custo. ABSTRACT The peeling and processing of yacon provide injuries to cell membranes and phenolic compounds become available to react with other components, especially the cytoplasmic enzymes, causing oxidative processes that lead to browning. Thus, the aim was to prevent enzymatic browning by using the physical method (bleaching), and chemical (L-cysteine and sodium erythorbate). The yacon pulp was treated with different control methods to enzymatic browning and evaluated at 0 and after 15 days of storage on the moisture content and pulp color, total phenolic compounds and polyphenol oxidase enzyme activity. Among the treatments, which used sodium erythorbate was the most suitable to combat browning of yacon pulp, since it presented good color maintenance, higher levels of phenolics and lower enzymatic activity, besides being of low cost. PALAVRAS-CHAVE: Smallanthus sonchifolius; branqueamento; antioxidantes; polifenoloxidase; compostos fenólicos. KEYWORDS: Smallanthus sonchifolius; bleaching; antioxidants; polyphenol oxidase; phenolic compounds.

2 1. INTRODUÇÃO Raízes de yacon possuem composição química peculiar, pois apresentam frutooligossacarídeos (FOS) como carboidrato de reserva, contendo pouco ou nenhum conteúdo de amido. FOS são polímeros de D-frutose unidos por ligações do tipo β (2 1) com uma glicose na extremidade da cadeia. São de ocorrência natural em diversas plantas mas não em concentrações tão elevadas como na yacon (KAMIMURA, 2006; GENTA et al., 2009; CABELLO, 2005). FOS são capazes de resistir à hidrólise de enzimas na parte superior do trato gastrointestinal humano, e por esta razão, são considerados como prebióticos, pois promovem o crescimento de microrganismos probióticos, como Acidophillus, Bifidus e Faecium, promovendo, estabilizando e aumentando a proliferação dessas bactérias benéficas. Além disso, os FOS agem na prevenção de cáries dentárias, na redução nos níveis séricos de colesterol total e lipídeos e apresentam propriedades dietéticas (GENTA et al., 2009; CAMPOS et al., 2012). A yacon possui quantidades importantes de potássio, cálcio, e de substâncias antioxidantes, como os compostos fenólicos. A presença destes compostos torna a yacon suscetível ao escurecimento enzimático, causado pelas enzimas polifenoloxidase (PFO) e peroxidase (POD) (OLIVEIRA, 2010; PADILHA et al., 2009). Durante o processamento da yacon, quando as membranas das células são injuriadas, os polifenóis tornam-se disponíveis para reagirem com outros componentes, especialmente as enzimas citoplasmáticas, podendo ocasionar o processo de oxidação enzimática. Esta oxidação se dá em presença de oxigênio livre, escurecendo rapidamente a superfície recém-cortada das raízes tuberosas de yacon, prejudicando sua aparência e a de seus produtos (SANTANA; CARDOSO, 2008; CABELLO, 2005). A prevenção do escurecimento enzimático pode se dar através da utilização de métodos físicos ou químicos. Dentre os métodos físicos pode-se citar a desidratação, tratamento térmico, armazenamento a baixas temperaturas e retirada de oxigênio do meio com uso do vácuo (LUPETTI et al., 2005). Os métodos químicos caracterizam-se pela utilização de agentes químicos que são classificados pelo seu modo de ação, como antioxidantes, acidulantes, quelantes e complexantes agindo diretamente sobre a enzima, nos substratos ou nos produtos da reação (DA SILVA; ROSA; VILAS BOAS, 2009). Considerando os efeitos indesejáveis e a importância da inibição da PFO durante a transformação de matérias-primas para a obtenção de produtos processados, objetivou-se avaliar a influência de tratamentos químicos e físicos sobre o controle do escurecimento enzimático da polpa de yacon. 2. MATERIAL E MÉTODOS O eritorbato de sódio foi obtido da empresa Doce Aroma, e o cloridrato de L-cisteína P.A e o hipoclorito de sódio 4 6% P.A da empresa Vetec. O material vegetal, yacon, foi comprado em comércio local do município de Pelotas, RS, Brasil. A raízes de yacon foram imersas em solução de hipoclorito de sódio 150 ppm por 10 minutos. Na sequência foram descascadas e imersas novamente em solução de hipoclorito de sódio 2 ppm. Após o descascamento as amostras foram fatiadas com auxílio de um multiprocessador e submetidas a diferentes tratamentos por 1 minuto: água destilada (T1 controle), branqueamento à 100ºC (T2), cloridrato de L-cisteína 0,6 % (T3) e eritorbato de sódio 2 % (T4). Logo, as fatias de yacon foram trituradas para obtenção da polpa e por fim foram acondicionadas em sacos de polietileno de baixa densidade (PEBD) tipo zip em freezer a -18 ºC por até 15 dias.

3 A polpa de yacon tratada com diferentes métodos de controle ao escurecimento enzimático foi avaliada no tempo 0 (0 dias de armazenamento a -18 ºC) e no tempo 1 (15 dias de armazenamento a -18 ºC). As análises realizadas em cada um desses tempos foram as seguintes: coloração da polpa (CIELAB; L, a* e b*), compostos fenólicos totais (SWAIN e HILLIS, 1959) e atividade da enzima polifenoloxidase (FLURKEY e JEN, 1978; SIRIPHANIC e KADER, 1985). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em fatorial 4 x 2 (quatro tratamentos x dois tempos de armazenamento a -18 ºC). Após a compilação dos dados foi realizada a análise de variância (GLM) e quando esta se apresentou significativa, procedeu-se ao teste de comparação das médias. Para executar a comparação das médias obtidas entre os tratamentos aplicados utilizou-se o teste Tukey (p 0,05), a comparação das médias dos tratamentos aplicados com a média dos valores obtidos para a yacon (logo após o corte) foi realizado através do teste Dunnett (p 0,05) e entre os tempos de armazenamento a -18 ºC utilizou-se o teste LSD (p 0,05). Estas análises foram realizadas com auxílio do programa SAS versão RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados referentes aos dados da coloração (CIELAB; L, a*, b*) da yacon recém cortada e submetida à diferentes tratamentos, estão dispostos na tabela 1. Tabela 1. Coloração (L, a*, b*) da polpa de yacon, tratada com métodos físico e químicos de controle ao escurecimento enzimático, armazenada a 18 ºC por 0 (tempo 0) e 15 dias (tempo 1) e em yacon logo após o corte. Tratamentos L a* b* Tempo 0 Yacon 1 47,67-0,63 6,79 Controle 33,27 ca α 3,50 ab α -0,22 ba α Branqueamento 46,04 ba 0,57 ba 7,15 aa L-cisteína 55,36 aa α -0,29 cb 6,96 aa Eritorbato de sódio 47,38 ba -1,11 db α 9,39 aa α Tempo 1 Controle 32,54 ca 5,02 aa -2,13 db Branqueamento 48,47 aa -0,48 cb 8,52 aa L-cisteína 49,02 ab -0,06 ca 0,83 cb Eritorbato de sódio 44,39 ba 1,43 ba 6,45 bb 1 Yacon logo após o corte. Médias seguidas por letras minúsculas diferentes na coluna diferem entre si pelo teste Tukey, comparando os tratamentos dentro de cada tempo. Médias seguidas por letras maiúsculas diferentes na coluna diferem entre si pelo teste LSD, comparando os tempos dentro de cada tratamento. α Significativo em relação à yacon pelo teste de Dunnett (p 0,05).

4 As polpas submetidas ao branqueamento e ao tratamento com eritorbato de sódio apresentaram valor de L semelhante ao da yacon logo após o corte, estes valores foram significativamente superiores ao obtido para a polpa controle e inferiores ao obtido para a polpa tratada com L-cisteína. Após 15 dias de armazenamento o valor de L das amostras permaneceu constante, exceto para o tratamento com L- cisteína, que apresentou significativa redução. Este dado está em conformidade com os alcançados por Oms-Oliu, Aguiló-Aguayo e Martín Belloso (2006), que ao trabalhar com pêras minimamente processadas armazenadas por até 28 dias à 4 ºC, relataram que quando estas foram imersas em N-acetil- L-cisteína 0,75 % antes do armazenamento apresentaram um declínio no valor de L ao longo do tempo. O valor de a* apresentou diferenças significativas ao se comparar a yacon com os tratamentos controle e com eritorbato de sódio. O tratamento controle apresentou maiores valores, o que proporcionou à amostra aparência escurecida, enquanto que o tratamento com eritorbato apresentou menores valores, ocasionando aparência levemente esverdeada. Ao fim do período avaliado, observouse que os tratamentos controle, L-cisteína e eritobato de sódio apresentaram um aumento significativo no valor de a*, oposto do que foi observado para a polpa submetida ao branqueamento. Dentre os tratamentos, observa-se que a polpa de yacon não tratada (controle) obteve os maiores valores de a*, isto comprova o fato de o valor de a* poder ser relacionado com o índice de escurecimento do produto, como mencionado por Sagirli et al. (2008). O valor de b*, assim como o valor de a*, apresentou diferenças significativas ao se comparar a yacon com os tratamentos controle e com eritorbato de sódio, no entanto para o tratamento controle obteve-se valores inferiores, enquanto que para o tratamento com eritorbato de sódio os valores foram superiores, ou seja, a amostra apresentou cor amarela mais acentuada. Ao 15º dia de armazenamento, observou-se que o valor de b* das amostras diminuiu significativamente, exceto para aquela submetida ao branqueamento, que não apresentou alterações significativas. Ao se comparar o teor de compostos fenólicos da yacon logo após o corte com o dos tratamentos (tabela 2) observa-se que todos diferiram significativamente, obtendo-se maiores teores para os tratamentos realizados com os antioxidantes e menores para o tratamento controle e o branqueamento. Os tratamentos nos quais fez-se o uso de substâncias antioxidantes não diferiram entre si, apresentando teor mais elevado de compostos fenólicos, enquanto que o tratamento controle apresentou maior degradação desses compostos. Após os 15 dias de armazenamento os teores de compostos fenólicos não sofreram alterações, exceto para o tratamento que utilizou a L-cisteína. Em relação a atividade enzimática (tabela 2), o tratamento controle não diferiu da yacon, comportamento oposto do observado para os demais tratamentos. Dentre os tratamentos o mais efetivo na inativação enzimática foi o branqueamento, seguido pelo tratamento com L-cisteína e eritorbato de sódio. Durante o armazenamento, observa-se que o uso de antioxidantes fez com que a atividade enzimática se mantivesse constante, enquanto que para os demais tratamentos houve um aumento significativo, principalmente no tratamento controle. Martins (2010) relata que dentre os antioxidantes utilizados no tratamento de pêssegos minimamente processados a L-cisteína proporcionou a menor atividade da enzima polifenoloxidase, corroborando com os resultados obtidos para a polpa de yacon. Tabela 2. Teor de compostos fenólicos (mg ácido clorogênico.100g -1 polpa de yacon), atividade da polifenoloxidase (absorbância.grama peso fresco -1.minuto -1 ) e umidade (%) de polpa de yacon, tratada com métodos físico e químicos de controle ao escurecimento enzimático, armazenada a 18 ºC por 0 (tempo 0) e 15 dias (tempo 1) e em yacon logo após o corte. Tratamentos Compostos fenólicos totais Tempo 0 Atividade Enzimática da PFO Yacon 1 860,13 0,064

5 Controle 191,01 ca α 0,069 ab Branqueamento 691,42 ba α 0,007 db α L-cisteína 1201,12 aa α 0,023 ca α Eritorbato de sódio 1172,50 aa α 0,044 ba α Tempo 1 Controle 179,32 ca 0,135 Aa Branqueamento 669,93 ba 0,008 da L-cisteína 989,21 ab 0,026 ca Eritorbato de sódio 1258,32 aa 0,042 ba 1 Batata yacon logo após o corte. Médias seguidas por letras minúsculas diferentes na coluna diferem entre si pelo teste Tukey, comparando os tratamentos dentro de cada tempo. Médias seguidas por letras maiúsculas diferentes na coluna diferem entre si pelo teste LSD, comparando os tempos dentro de cada tratamento. α Significativo em relação à yacon pelo teste de Dunnett (p 0,05). Apesar do reagente Folin-cioacalteau ser o mais utilizado na quantificação espectrofotométrica de compostos fenólicos, este é capaz de interagir com substâncias redutoras não necessariamente de natureza fenólica, como a L-cisteína e o eritorbato de sódio, o que pode contribuir para um aumento significativo na quantificação de compostos fenólicos (BARBA et al., 2012). Sendo assim, a diminuição no teor de compostos fenólicos ao longo do período de armazenamento pode ser explicada pela degradação destes compostos, visto que ainda há atividade enzimática, ou então pelo consumo dos compostos antioxidantes, ao reagirem com as enzimas. 4. CONCLUSÕES A polpa de yacon tratada com L-cisteína apresentou a melhor aparência, porém este antioxidante pode proporcionar sabor e odor residual no produto, além de ser consideravelmente mais custosa sua utilização em comparação aos outros tratamentos. A utilização do branqueamento embora tenha sido efetiva frente ao escurecimento enzimático, degradou significativamente o conteúdo de compostos fenólicos. Frente aos fatos observados neste estudo considera-se que o tratamento utilizando eritorbato de sódio é o mais indicado no combate ao escurecimento enzimático da polpa de yacon, visto que este não apresentou odor e sabor residual, é de baixo custo e de fácil controle no processamento. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Barba, F. J.; Jäger, H.; Meneses, N.; Esteve, M. J.; Frígola, A.; Knorr, D. Evaluation of quality changes of blueberry juice during refrigerated storage after high-pressure and pulsed electric fields processing. Innovative food Science and Emerging Technologies, v. 14, p , Cabello, C. Extração e pré-tratamento químico de frutanos de Yacon, Polymnia sonchifolia. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.25, n.2, p , Campos, D.; Betalleluz-Pallardel, I.; Chirinos, R.; Aguilar-Galvez, A.; Noratto, G.; Pedreschi, R. Prebiotic effects of yacon (Smallanthus sonchifolius Poepp. & Endl), a source of fructooligosaccharides and phenolic compounds with antioxidant activity. Food Chemistry, v.135, p , 2012.

6 Flurkey, W.; Jen, J. Peroxidase and polyphenol oxidase actives in developing peaches. Journal of Food Science, v. 43, p , Genta, S. B.; Cabrera, W. M.; Mercado, M. I.; Grau, A.; Catalán, C. A.; Sánchez, S. S. Hypoglycemic activity of leaf organic extracts from Smallanthus sonchifolius: Constituents of the most active fractions. Chemico-Biological Interactions, v.18, p , Kamimura, G. K. F. Isolamento, purificação e caracterização da peroxidase de yacon (Smallanthus sonchifolius) f. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Alimentos) Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual Paulista, Araraquara. Lupetti, K. O.; Carvalho, L. C.; Moura, A. F.; Fatibello-Filho, O. Análise de imagem em química analítica: empregando metodologias simples e didáticas para entender e prevenir o escurecimento de tecidos vegetais. Química Nova. v.28, n.3, p , Martins, R. N. Processamento mpinimo de pêssego cv. Aurora-1 : estádios de maturação, embalagens, temperaturas de conservação e aditivos naturais p. Tese (Doutorado em Produção Vegetal) Faculdade de Ciências Agrárias e veterinárias, universidade Federal Paulista, Jaboticabal. Oliveira, L. A. Yacon (smallanthus sonchifolius): compostos fenólicos totais e efeitos sobre a glicemia e estresse oxidativo em ratos diabéticos f. Dissertação (Mestrado em Ciências Nutricionais) Faculdade de Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual Paulista, Araraquara. Oms-Oliu, G.; Aguiló-Aguayo, I.; Martín-Belloso, O. Inhibition of browning on fresh-cut pear wedges by natural compounds. Journal of Food Science, v. 71, n. 3, Padilha, V. M.; Rolim, P. M.; Salgado, S. M.; Livera, A. V. S.; Oliveira, M. G. Avaliação do tempo de secagem e da atividade de óxido-redutases de yacon (Smallanthus sonchifolius) sob tratamento químico. Ciência Rural, v.39, n.7, p , Sagirli, F.; Tagi, S.; Ozkan, M.; Yemis, O. Chemical and microbial stability on high moisture dried apricots during storage. Journal of the Science of Food and Agriculture, v. 88, n. 5, p , Santana, I.; Cardoso, M. H. Raiz tuberosa de yacon (Smallanthus sonchifolius): potencialidade de cultivo, aspectos tecnológicos e nutricionais. Ciência Rural, v.38, n.3, p Siriphanic, J.; Kader, A.A. Effects of CO 2 on total phenolics, phenylalamineammonialyase and polyphenoloxidase in lettuce tissue. Journal of American Society and Horticultural Science, v. 110, p , Swain, T.; Hillis, W. T. The phenolic constituents of Prunnus domestica. Science of Food and Agriculture (London), v.10, p , Branco, I. G.; Argandoña, E. J. S.; Sávio, J.; Ramos, S. Efeito do branqueamento e da solução desidratante na desidrataçãoo osmótica de fatias de cenoura. Revista Ciências Exatas e Naturais, v. 7, n. 1, 2005.